导线的线径实际是指铜丝的横截面积,导线线径也叫做导线的标称截面。线径的选择主要需考虑负荷大小、回路的电压降以及导线的机械强度等。 思路:导线截面积的选择,考虑的是导线的载流能力,载流能力需要大于负载电流。故需要先求出负载工作电流,及导线的载流能力。 导线的截面如下图所示,其中 D 为线体直径,d 为导体直径,t 为导线绝缘厚度。每种系列的导线线径 D 和导体线径 d 都是对应的。
图:导线截面图
1)负载电流计算公式
负载的额定电流:I=P/U,
式中I 为额定电流,单位:A,P 为负载额定功率,单位:W,U 为负载额定电压,单位:V
负载电阻不变,R=U/I=U1/I1,
式中,U1 为负载实际工作电压,单位:V,I1 为负载实际工作电流,单位:A
上面公式结合推导,
R=U/I=U·U/P=U1/I1,则有:I1=(U1·P)/(U·U)
注:额定电压/标称电压 U:通常指不接任何负载的电压,一般为 12V;实际电压 U1:实际加载在电气设备上的电压,一般取 13.5V 或 14V。 2)导线的载流能力
求出了回路中负载的工作电流,考虑导线所处的工作环境,如高温区域,再根据电线的载流能力大于负载电流的原则,即可以选择合适的规格的电线。 导线的载流能力在导线规格书中是一项必要的参数。 图:AVSS 导线产品目录 补充导线截面积的计算公式: A 经验公式(常用来估算)
I=(10A+8)/2
式中 I 为导线的载流能力,单位:A,A 为导线的截面积,单位 mm2。
固有,I=(10A+8)/2≥I1,从而有
A≥(2I1-8)/10
需要注意的是,使用经验公式计算出来的导线载流能力比实际的导线载流能力是偏小的。
表允许流通电流与导线截面积关系经验值
提醒:请注意经验公式算出来的结果和实际载流量 60%,100%的对比情况。
B 理论计算
导线的载流能力计算公式:
I=P/Us
导线的截面积计算公式:
A=IρL/Ud
式中,Us 为系统电压;P 为用电器功率;I 为电流;A 为导线横截面积;Ud 为所允许的电压降最大损失;ρ为铜电阻率(争对铜导线);L 为导线长度 注意:当回路中不需要保险丝保护时,直接用上述方法选择导线线径,但当有保险丝保护,则还需要满足这一条件,即保险丝比导线先熔断。则有 保险丝额定容量 I 保<导线的载流能力,
又因保险丝作为回路的一部分,也需要承载负载工作电流,固有: 负载工作电流<保险丝额定容量 I 保<导线的载流能力 这也就是我们一直强调的,先选择保险丝,再选择导线。
3)导线线径的确定
前面两节,我们已经求出了负载的工作电流,及可选的导线的载流的大小, 但是实际操作过程中,还需要根据负载电流的类型来进行选择。(有关负载电流类型的介绍可以查看线束工程师公众号原理设计专辑里面的相关文章) 由于导线的实际载流能力受工作环境温度,线束的走向、接插件的数量(电压降)的影响,一般来讲,长时间工作的电器设备可选择实际载流量 60%的导线, 短时间工作的用电设备可选用实际载流量 60%~100%之间的导线。 a.总结一下,导线截面积/线径选用的原则: b.长时间工作的电气设备可选择实际载流量 60%的导线; c.短时间工作的电气设备可选用实际载流量 60%-100%的导线; d.导线载流量受工作环境稳定影响较大,需要综合考虑; e.线径的选择需要考虑导线的机械强度,过细的导线容易拉断; f.先确定用电器的保险丝,再确定导线的线径,最后再校核。
另外,导线线径/截面积的选择,也经常会采用类比的方法进行,可以通过对比现有车型的用电设备去快速选择导线。导线截面积常用选择(参考,需校核):
a.信号电路用的导线截面积为 0.13、0.22、0.35mm²。 b.接大灯远光的导线为 1.25~2.5mm²; c.接大灯近光的为 l~1.5mm2; d.接小灯的导线为 0.75~1.5mm2; e接后灯的导线为 0.75~2.5mm2; f.接转向灯的导线为 0.75~1mm2; g.接仪表灯的导线为 0.7~1.5mm2; h.接刮水器的导线为 l~1.5mm2; i.接喇叭的导线为 1~2.5mm2; j.点火线路的导线为 0.75~1.5mm2; k.电源电路用导线截面积为 2、3、5mm2; l.接起发动机的导线为 36、43、50、70mm2 m.特殊电路起动机/交流发电机发动机接地线等)则有 8、10、15、20mm2 |